Wagenkasten für ein Fahrzeug zur Personenbeförderung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wagenkasten für ein Fahrzeug zur Personenbeförderung, mit einem Wagenkasten- Rohbau, der mit Tür- und/oder Fensterausschnitten versehene Seitenwände , ein Dach und Stirnwände aufweist , die aus Metallstrukturen aufgebaut sind .

Beispielsweise wird ein Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs zur Personenbeförderung derzeit aus Aluminium oder Stahl gefertigt , und zwar in variierenden Bauweisen, wie Intergral- , Di f ferential und Hybridbauweise . Unabhängig von der Bauweise , hat der geschlossene Aufbau eines solchen Wagenkastens im Hinblick auf seine Durchdringung mit Funkwellen ähnliche Eigenschaften wie der bekannte Faradaysche Käfig, d . h . eine Transmission von Funkwellen ist sehr gering . Dies hat zur Folge , dass die Sende-/Empf angseigenschaf ten von mobil funkbasierten Kommunikationsgeräten, wie Mobiltelef onen, Laptops , Tablets , u . a . m . , innerhalb eines Schienenfahrzeugs deutlich schlechter sind als außerhalb .

Zur Verbesserung des Mobil funkempfangs gibt es den Ansatz , über aktive Komponenten, wie einen sog . Repeater, die Mobilfunkwellen, die von z . B . Mobiltelef onen, die sich in einem Fahrgastraum des Schienenfahrzeugs befinden, ausgesendet werden, über eine Außenantenne des Schienenfahrzeugs aus zustrahlen . Diese Lösung bringt einen erheblichen Aufwand an zusätzlichen Komponenten mit sich .

Des Weiteren wurden für Mobil funkfrequenzen besonders durchlässige Fensterscheiben entwickelt . Dies verbessert die Transmission der Mobil funkwellen durch die Fahrzeugfenster erheblich, wobei diese Vorteile allerdings auf den unmittelbaren Fensterbereich der Fahrzeuge begrenzt ist . Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde , einen Wagenkasten der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass er insgesamt eine verbesserte Transmission für Mobil funkwellen aufweist .

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Wagenkasten dadurch gelöst , dass der Wagenkasten-Rohbau Wandsegmente aufweist , die aus für Mobil funkfrequenzen ( Frequenz f > 700 MHz ) durchlässigem Material gebildet und in Öf fnungen in den Metallstrukturen eingesetzt sind .

Die vorgesehenen Wandsegmente des Wagenkasten-Rohbaus , die für Mobil funkfrequenzen durchlässig sind, verbessern das gesamte Transmissionsverhalten des fertig ausgebauten Wagenkastens erheblich .

Mit Hil fe des für Mobil funkfrequenzen besonders durchlässigen Wagenkastens könnten beispielsweise sonst für einen Mobilfunkempfang optimiert ausgeführte Fenster durch Standard- Glas fenster ersetzt werden . Es ist ebenfalls möglich, dass der für Mobil funkfrequenzen besonders durchlässige Wagenkasten mit den für einen Mobil funkempfang optimiert ausgeführten Fenstern ausgestattet ist , so dass ein Mobil funkempfang im ganzen Wagenkasten oder in Teilen desselben verbessert wird, an denen diese Fenster nicht eingebaut werden können . Denn es gibt auch Wagenbereiche , in denen keine Fenster in der Nähe verbaut werden können .

Für einen Mobil funkempfang besonders durchlässig ausgeführte Fenster sind besonders günstig für den Empfang von seitlich gelegenen Mobil funk-Sendeinrichtungen . Der hier vorgestellte Wagenkasten könnte beispielsweise auch Empf ang/Durchlässig- keit von Mobil funkstrahlung durch entsprechende Ausbildung des Fahrzeugdaches nach oben ermöglichen .

Die Auswahl der Materialien richtet sich nach den j eweils vorliegenden Dämpfungseigenschaften für Mobil funkfrequenzen . Beispielsweise in Deutschland sind für den LTE-Standard Fre- quenzbänder in den Bereichen 800 MHz , 1 , 8 Hz , 2 GHz und 2 , 6 GHz gebräuchlich . Für den kommenden 5 G-Standard sind Frequenzbänder bei 700 MHz , 3 , 4 bis 3 , 8 GHz vorgesehen .

Die Metallstrukturen können bevorzugt in Form von Strangpressprofilen ( Integralbauweise ) oder Sandwichplatten vorliegen . Die vorgesehenen Öf fnungen, in welche die Wandsegmente aus für Mobil funkfrequenzen durchlässigem Material einzusetzen sind, können derart groß bemessen sein, dass sie mehrere , sich beispielsweise in Vertikalrichtung einer Seitenwand aneinander anschließende Strangpressprofile überdecken . Typischer Weise kann eine Seitenwand eines Schienenfahrzeugs fünf Strangpressprofile umfassen, die j eweils in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs ausgerichtet und vertikal übereinander angeordnet sind, wobei benachbarte Strangpressprofile z . B . durch Schweißen miteinander gefügt sind .

Die für Mobil funkstrahlung durchlässigen Wandsegmente des Wagenkasten-Rohbaus sind bevorzugt j eweils in eine selbsttragende Tragstruktur eingebettet . Diese selbsttragende Tragstruktur wird beispielsweise dadurch gebildet , dass in den Voll-Metallstrukturen, wie Strangpressprofilen oder Sandwich- platten, geeignet positionierte Öf fnungen geschaf fen werden . Dies kann beispielsweise durch Fräsen realisiert sein . In die so geschaf fenen Öf fnungen werden die Wandsegmente aus für Mobil funkfrequenzen durchlässigem Material eingesetzt .

Die selbsttragende Tragstruktur kann strebenförmige Tragstrukturelemente umfassen . Diese ergeben sich beispielsweise aus den nach dem Fräsen verbleibenden Resten der Metallstrukturen . Insofern kann ein strebenförmiges Tragstrukturelement aus sich vertikal aneinander anschließenden, nach dem Fräsen verbliebenen Längsabschnitten von Strangpressprofilen oder einem strebenförmigen Stück einer Sandwichplatte gebildet sein . Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Tragstruktur wenigstens teilweise gitterartig ausgebildet ist . Die selbsttragende Tragstruktur umfasst bevorzugt Eckbereiche der Tür- und/oder Fensterausschnitte . Grundsätzlich sollten die Wandsegmente aus für Mobil funkfrequenzen durchlässigem Material nur in statisch gering beanspruchten Bereichen der Seitenwände , des Daches und der Stirnwände angeordnet sein . Umgekehrt ausgedrückt , wird es als günstig angesehen, dass die besonders stark statisch beanspruchten Eckbereiche der Tür- und/oder Fensterausschnitte in die selbsttragende Tragstruktur integriert sind .

In diesem Zuge ist es von Vorteil , wenn die Wandsegmente aus für Mobil funkfrequenzen durchlässigem Material entfernt von insbesondere Eckbereichen der Tür- und/oder Fensterausschnitte angeordnet sind .

Zum Erreichen einer möglichst hohen Transmission des Wagenkasten-Rohbaus für Mobil funkfrequenzen sollten die Wandsegmente aus für Mobil funkfrequenzen durchlässigem Material einen Flächenanteil von wenigstens 20% der Seitenwand, der Stirnwand oder des Daches des Wagenkasten-Rohbaus einnehmen . Als Grundlage für die Berechnung eines solchen Flächenanteils kann der Quotient aus einer Teil-Außenhautf läche , gebildet aus Summe der Außenhaut flächen der Wandsegmente aus für Mobil funkfrequenzen durchlässigem Material , und einer Gesamt- Außenhautf läche , einschließlich Fenster- und Türflächen sowie Außenhaut flächen der Wandsegmente , herangezogen werden .

Grundsätzlich ist der Flächenanteil der Wandsegmente so zu bemessen, dass sich eine erwünschte Transmission für den gesamten Wagenkasten ergibt . Falls ausreichend, kann der Flächenanteil folglich auf den Wert von 20% unterschreiten .

Das für Mobil funkfrequenzen durchlässige Material ist bevorzugt metall frei , um die erwünschten, günstigen Transmissionseigenschaften zu erhalten . Insbesondere kann das einzusetzende Material aus der Gruppe ausgewählt sein, die glas faserverstärkten Kunststof f ( GFK) und Kohlenstof f faser verstärkten Kunststof f ( CFK) umfasst . Zum Fügen der Wandsegmente aus für Mobil funkfrequenzen durchlässigem Material und den angrenzenden Bereichen der Metallstrukturen ist es möglich, auf Klebeverfahren zurückzugreifen, wie sie beispielsweise auch beim Einbau von Fenstern in einen Wagenkasten-Rohbau verwendet werden . Es ist j edoch auch möglich, die Wandsegmente aus für Mobil funkfrequenzen durchlässigem Material mit den angrenzenden Bereichen der Metallstrukturen zu verschrauben .

Ein Aus führungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher erläutert . Es zeigen :

Figur 1 eine schematische , perspektivische Ansicht auf einen Längsabschnitt eines Wagenkasten-Rohbaus für ein Schienenfahrzeug und

Figur 2 eine schematische Ansicht auf einen Seitenwandabschnitt des Wagenkasten-Rohbaus für ein Schienenfahrzeug nach Fig . l .

Wie aus Figur 1 hervorgeht , ist ein Wagenkasten-Rohbau 1 eines Schienenfahrzeugwagens , der in Integralbauweise hergestellt ist , d . h . dessen Seitenwand 2 und Dach 3 aus in Längsrichtung des Schienenfahrzeugwagens verlaufenden, miteinander verschweißten Strangpressprofilen (Aluminium) aufgebaut sind .

Die Seitenwand 2 des Wagenkasten-Rohbaus 1 ist in herkömmlicher Weise mit Fensterausschnitten 4 ausgestattet . Zusätzlich können insbesondere an Wagenenden Türöf fnungen vorgesehen sein .

Wandsegmente 5 des Wagenkasten-Rohbaus 1 sind aus glas faserverstärktem Kunststof f gebildet und in zugeordnete Öf fnungen in der metallischen Tragstruktur eingesetzt . Die Außenhautfläche der Wandsegmente 5 nehmen wenigstens 20% der Gesamt- Außenhaut fläche der Seitenwand 2 ein . Die Öf fnungen zur Aufnahme der Wandsegmente 5 des Wagenkasten-Rohbaus 1 sind bei der Herstellung des Wagenkasten-Rohbaus 1 durch Fräsen gebildet worden . Dies kann beispielsweise in einem Arbeitsschritt mit dem Schaf fen der erforderlichen Tür- und/oder Fensterausschnitte 4 erfolgen . Aus dieser Bearbeitung des zunächst voll-metallischen Wagenkasten-Rohbaus 1 entsteht eine metallische Tragstruktur, die aus nach der Fräsbearbeitung verbleibenden Längsstücken der einzelnen Strangpressprofile 6 (vgl . Figur 2 ) auf gebaut ist .

Von der Formgebung her liegt die metallische Tragstruktur in Form von strebenartigen unteren Tragstrukturelementen 7 und oberen Tragstrukturelementen 8 vor .

Figur 2 zeigt einen Längsabschnitt der Seitenwand 2 . Es wird veranschaulicht , dass die Fensterausschnitte 4 j eweils von metallischem Material umgrenzt sind . Untere strebenförmige Elemente 7 sind derart angeordnet , dass sie untere Eckbereiche der Fensterausschnitte 4 umfassen . Die unteren Tragstrukturelemente 7 erstrecken sich etwa von einem Punkt am unteren Rand der Seitenwand 2 , der etwa mittig unterhalb eines Fensterausschnittes 4 liegt , schräg nach oben in Richtung eines unteren Eckbereichs des zugeordneten Fensterausschnittes 4 und von da aus weiter, bis wieder ein über die gesamte Höhe der Seitenwand 2 vollmetallischer Bereich 9 der Seitenwand 2 oder ein zwischen zwei benachbarten Fensteröf fnungen 4 angeordneter vollmetallischer Bereich 10 erreicht ist . Obere Tragstrukturelemente 8 schließen an obere Enden der unteren Tragstrukturelemente 7 an, verlaufen in Richtung oberer Eckbereiche der Fensterausschnitten 4 und enden am oberen Rand der Seitenwand 2 .

Durch die gewählte Anordnung der unteren Tragstrukturelemente 7 , der oberen Tragstrukturelemente 8 und der vollmetallischen Bereiche 9 , 10 bilden sich annähernde Dreiecks formen für die Wandsegmente 5 aus glas faserverstärktem Kunststof f aus . Die Wandsegmente 5 schließen sich seitlich und entfernt von Eckbereichen an die Fensterausschnitte 4 an oder sind von den Tragstrukturelementen 7 , 8 und vollmetallischen Bereichen der Seitenwand 2 umrahmt .

Die Teilbereiche 5 des Wagenkasten-Rohbaus 1 sind mit angrenzenden metallischen Strukturen, wie den Tragstrukturelementen 7 , 8 , den die Fensterausschnitte 4 umrahmenden vollmetallischen Bereichen und den Bereichen 9 , 10 beispielsweise mittels Klebverbindungen verbunden . Alternativ dazu ist es auch möglich, Schraubverbindungen zur Befestigung der Wandsegmente 5 an angrenzende Metallstrukturen der genannten Art zu verwenden .

Obwohl die Erfindung anhand eines in Integralbauweise hergestellten und zum Schaf fen der Öf fnungen für die Wandsegmente ( 5 ) aus für Mobil funkfrequenzen durchlässigem Material bearbeiteten Wagenkastens für ein Schienenfahrzeug erläutert worden ist , lässt sie sich auch bei in Di f ferential- oder Hybridbauweise gefertigten Wagenkästen verwirklichen . Auch eine Anwendung bei Bussen ist denkbar .

Insbesondere können die strebenförmigen Tragstrukturelemente 7 , 8 auch aus nach beispielsweise einer Fräsbearbeitung verbliebenen Sandwichplattenstrukturen gebildet sein . Dabei kommen Sandwichplatten mit zwei metallischen Deckschichten und einer zwischen diesen Deckschichten angeordneten, ebenfalls metallischen Wabenstruktur zum Aufbau von Seiten- , Stirn- und weiteren Wandungen zum Einsatz .

Auch ist es möglich, dass die strebenförmigen Tragstrukturelemente 7 , 8 aus Einzelprofilen gebildet sind und der Aufbau des Wagenkasten-Rohbaus solche Einzelprofile , Sandwich- platten und/oder Strangpressprofile umfasst , die geeignet miteinander gefügt sind .